DE102016116597A1 - Process for the preparation of a crosslinked UHMWPE molding - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Formkörpers aus UHMWPE, umfassend die Schritte: – Bereitstellen eines Formkörpers aus UHMWPE, welches mit einem Antioxidans versetzt ist; – Aufheizen des Formkörpers auf eine Temperatur von 100 °C oder mehr; und – Bestrahlen des Formkörpers, um das UHMWPE in dem Formkörper zu vernetzen. Die Bestrahlung des Formkörpers erfolgt mit Röntgenstrahlung.The present invention relates to a process for the preparation of a crosslinked UHMWPE body comprising the steps of: providing a UHMWPE shaped body which has been treated with an antioxidant; - Heating the shaped body to a temperature of 100 ° C or more; and - irradiating the shaped body to crosslink the UHMWPE in the shaped body. The irradiation of the shaped body takes place with X-radiation.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Formkörpers aus UHMWPE, umfassend die Schritte:

  • – Bereitstellen eines Formkörpers aus UHMWPE, welches mit einem Antioxidans versetzt ist;
  • – Aufheizen des Formkörpers auf eine Temperatur von 100 °C oder mehr; und
  • – Bestrahlen des Formkörpers, um das UHMWPE in dem Formkörper zu vernetzen.
The present invention relates to a process for the preparation of a crosslinked UHMWPE molding comprising the steps:
  • - Providing a shaped body of UHMWPE, which is mixed with an antioxidant;
  • - Heating the shaped body to a temperature of 100 ° C or more; and
  • - Irradiating the molding to crosslink the UHMWPE in the molding.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Implantats oder eines Implantatteils, umfassend die Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens und die zerspanende Bearbeitung des vernetzten Formkörpers. The invention further relates to a method for producing an implant or an implant part, comprising carrying out the method described above and the machining of the crosslinked shaped body.

Ultrahochmolekulares Polyethylen (UHMWPE) ist ein Kunststoffmaterial, das aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften seit Längerem für die Herstellung von orthopädischen Implantaten, insbesondere von Inlays für künstliche Hüftgelenke oder andere Gelenkprothesen, eingesetzt wird. Unter anderem weist UHMWPE eine hohe mechanische Festigkeit und Härte, einen niedrigen Reibungskoeffizienten und eine hohe Verschleißfestigkeit auf. Um insbesondere die Verschleißfestigkeit und damit die Lebensdauer der Implantate zu erhöhen, ist es üblich, das UHMWPE durch die Einwirkung von Betastrahlung und/oder Gammastrahlung zu vernetzen. Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) is a plastic material that has long been used in the manufacture of orthopedic implants, particularly inlays for artificial hip joints or other joint prostheses, due to its excellent mechanical properties. Among other things, UHMWPE has high mechanical strength and hardness, a low coefficient of friction and high wear resistance. In particular, in order to increase the wear resistance and thus the lifetime of the implants, it is customary to crosslink the UHMWPE by the action of beta radiation and / or gamma radiation.

Da die Strahlungsvernetzung über einen radikalischen Reaktionsmechanismus erfolgt, verbleiben nach der Bestrahlung in dem UHMWPE freie Radikale, die das Material anfällig für Oxidationsprozesse machen und somit die Produkteigenschaften wiederum negativ beeinflussen können. Um dieses Problem zu vermeiden, ist es aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannt, das UHMWPE mit einem Antioxidans, wie z. B. α-Tocopherol (Vitamin E) zu versetzen, um die nach der Vernetzung verbleibenden freien Radikale abzufangen. Since the radiation crosslinking takes place via a radical reaction mechanism, free radicals remain after the irradiation in the UHMWPE, which make the material susceptible to oxidation processes and thus in turn can negatively influence the product properties. To avoid this problem, it is also known from the prior art, the UHMWPE with an antioxidant, such as. B. α-tocopherol (vitamin E) to intercept the remaining free radicals after crosslinking.

Derartige Verfahren zur Herstellung von vernetzten Formkörpern aus UHMWPE unter Verwendung von Beta- oder Gammastrahlung sind z. B. in der internationalen Patentanmeldung WO 2007/019874 A1 beschrieben. Such processes for the preparation of crosslinked UHMWPE moldings using beta or gamma radiation are e.g. In the international patent application WO 2007/019874 A1 described.

Beide Arten der verwendeten ionisierenden Strahlung sind jedoch mit bestimmten Nachteilen verbunden. Im Fall der Betastrahlung, bei der es sich um eine Teilchenstrahlung handelt, ist dies in erster Linie die begrenzte Eindringtiefe in den UHMWPE-Formkörper von maximal ca. 40 mm, so dass eine durchgängig homogene Vernetzung von größeren Formkörpern nicht möglich ist. Die bestrahlten Formkörper (z. B. Rohlinge in Form von Stangen oder Riegeln) weisen jedoch meist aus technischen Gründen in einer Raumrichtung eine größere Abmessung auf, so dass der nicht vernetzte Abschnitt jeweils verworfen werden muss, was entsprechend unwirtschaftlich ist. However, both types of ionizing radiation used have certain disadvantages. In the case of beta radiation, which is a particle radiation, this is primarily the limited penetration depth into the UHMWPE molding of a maximum of about 40 mm, so that a consistently homogeneous crosslinking of larger moldings is not possible. However, the irradiated shaped bodies (eg blanks in the form of bars or bars) usually have a larger dimension in a spatial direction for technical reasons, so that the uncrosslinked portion must always be discarded, which is correspondingly uneconomical.

Bei der Gammastrahlung entfällt zwar das Problem der begrenzten Eindringtiefe, äußerst nachteilig ist hier jedoch die im Vergleich zur Betastrahlung wesentlich geringere Dosisleistung der verfügbaren Strahlungsquellen (radioaktive Isotope wie z. B. Cobalt-60). Dadurch sind längere Bestrahlungszeiten erforderlich, um die gewünschte Dosis zu erreichen, was ebenfalls wirtschaftlich nachteilig ist, u.a. auch weil keine Warmbestrahlung möglich ist. Ein weiterer Nachteil von Gammastrahlung ist die eingeschränkte Reproduzierbarkeit bzw. Steuerbarkeit der Strahlungsleistung. Although gamma radiation eliminates the problem of limited penetration depth, the disadvantage here is the significantly lower dose rate of the available radiation sources compared to beta radiation (radioactive isotopes such as cobalt-60). As a result, longer irradiation times are required to achieve the desired dose, which is also economically disadvantageous, i.a. also because no warm irradiation is possible. Another disadvantage of gamma radiation is the limited reproducibility or controllability of the radiation power.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Formkörpers aus UHMWPE vorzuschlagen, bei dem die genannten Probleme ganz oder teilweise vermieden werden. The invention is therefore based on the object to propose a method for producing a cross-linked molded body made of UHMWPE, in which the said problems are avoided in whole or in part.

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Bestrahlung des Formkörpers mit Röntgenstrahlung erfolgt. This object is achieved in the method of the aforementioned type according to the invention that the irradiation of the shaped body is carried out with X-radiation.

Bei Verwendung von Röntgenstrahlung zur Vernetzung des UHMWPE-Formkörpers können ausreichend hohe Dosisleistungen erreicht werden, so dass kürzere Bestrahlungszeiten und eine Warmbestrahlung möglich sind. Zudem sind die Steuerung und Reproduzierbarkeit der Strahlungsleistung bei Röntgenstrahlung unproblematisch. Für eine gleichbleibende Produktqualität ist dies gerade bei medizinischen Produkten von großer Bedeutung. Andererseits weist Röntgenstrahlung im Vergleich zu Betastrahlung eine wesentlich höhere Eindringtiefe auf, die zumindest bei den in der Praxis relevanten Abmessungen der zu bestrahlenden Formkörper nicht limitierend ist. When X-ray radiation is used to crosslink the UHMWPE shaped body, sufficiently high dose rates can be achieved so that shorter irradiation times and hot irradiation are possible. In addition, the control and reproducibility of the radiation power with X-radiation are unproblematic. For consistent product quality, this is particularly important for medical products. On the other hand, compared to beta radiation, X-ray radiation has a significantly higher penetration depth, which is not limiting, at least in the case of the dimensions of the shaped bodies to be irradiated, which are relevant in practice.

Das erfindungsgemäße Verfahren vereint somit wesentliche Vorteile, die bei Verwendung von Betastrahlung oder Gammastrahlung jeweils nur einzeln erzielt werden können. The method according to the invention thus combines significant advantages that can only be achieved individually when using beta radiation or gamma radiation.

Als Antioxidans, mit dem das UHMWPE versetzt ist, können verschiedene Antioxidationsmittel eingesetzt werden, die für eine Verwendung auch im medizinischen Bereich zugelassen sind. Bevorzugt ist das Antioxidans ausgewählt aus Tocopherolen, Tocotrienolen, Ascorbinsäure, polyphenolischen Antioxidantien wie z. B. Flavonoiden, Butylhydroxytoluol (BTH) und Butylhydroxyanisol (BTA). As an antioxidant to which the UHMWPE is added, various antioxidants may be used, which are approved for use in the medical field. Preferably, the antioxidant is selected from tocopherols, tocotrienols, ascorbic acid, polyphenolic antioxidants such. B. flavonoids, butylhydroxytoluene (BTH) and butylated hydroxyanisole (BTA).

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Antioxidans α-Tocopherol. Dieses wird auch als Vitamin E bezeichnet, wobei der Begriff Vitamin E in einem weiteren Sinne alle Tocopherole, Tocotrienole und weitere fettlösliche Antioxidantien umfasst. In a preferred embodiment of the invention, the antioxidant is α-tocopherol. This is also referred to as vitamin E, wherein the term vitamin E in a broader sense includes all tocopherols, tocotrienols and other fat-soluble antioxidants.

Der Formkörper, der als Ausgangspunkt für das erfindungsgemäße Verfahren dient, ist bevorzugt hergestellt durch Mischen von pulverförmigem und granularem UHMWPE mit dem Antioxidans und anschließendem Verdichten der Mischung, insbesondere mittels Formpressen oder Ram-Extrusion. Aufgrund der hohen Schmelzviskosität von UHMWPE ist eine Verarbeitung mittels herkömmlichem Verfahren zur Bearbeitung von Kunststoffen (z. B. Spritzgießen) in der Regel nicht möglich oder nicht praktikabel. The molding which serves as a starting point for the process according to the invention is preferably prepared by mixing powdered and granular UHMWPE with the antioxidant and then compacting the mixture, in particular by means of compression molding or ram extrusion. Due to the high melt viscosity of UHMWPE, processing by means of a conventional process for processing plastics (eg injection molding) is generally not possible or not practicable.

Der Anteil des Antioxidans in dem Formkörper liegt bevorzugt im Bereich von 0,02 bis 2 Gew.%, weiter bevorzugt von 0,05 bis 0,5 Gew.%, und insbesondere bei ca. 0,1 Gew.%. Diese Menge hat sich als ausreichend erwiesen, um die nachteiligen Wirkungen von freien Radikalen weitgehend zu verhindern. The proportion of the antioxidant in the molded body is preferably in the range of 0.02 to 2% by weight, more preferably 0.05 to 0.5% by weight, and especially about 0.1% by weight. This amount has been found to be sufficient to largely prevent the adverse effects of free radicals.

UHMWPE wird durch das Ziegler-Natta-Verfahren unter Verwendung geeigneter Katalysatoren hergestellt. Das im Rahmen der Erfindung eingesetzte UHMWPE weist typischerweise ein Molekulargewicht im Bereich von 5·106 bis 107 g/mol auf (ermittelt aus der intrinsischen Viskosität) und eine Dichte im Bereich von 0,92 bis 0,94 g/cm3. Geeignete Typen von UHMWPE in Pulverform sind z. B. von der Ticona GmbH unter den Bezeichnungen GUR 1020 und GUR 1050 erhältlich, bzw. als Mischung mit 0,1 Gew.% α-Tocopherol versetzt unter den Bezeichnungen GUR 1020-E und GUR 1050-E. UHMWPE is made by the Ziegler-Natta process using suitable catalysts. The UHMWPE used in the invention typically has a molecular weight in the range of 5 × 10 6 to 10 7 g / mol (determined from the intrinsic viscosity) and a density in the range of 0.92 to 0.94 g / cm 3 . Suitable types of UHMWPE in powder form are e.g. B. from Ticona GmbH under the names GUR 1020 and GUR 1050 available, or as a mixture with 0.1 wt.% Α-Tocopherol added under the names GUR 1020-E and GUR 1050-E.

In der Regel weist der Formkörper aus dem mit Antioxidans versetzen UHMWPE in jeder Raumrichtung eine Abmessung von 50 mm oder mehr auf, und bevorzugt in einer Raumrichtung von 100 mm oder mehr. Formkörper mit entsprechenden Abmessungen können als Rohlinge für die Herstellung von Implantaten oder Implantatteilen verwendet werden, wobei die Eindringtiefe der Röntgenstrahlung, wie bereits oben beschrieben, in diesem Bereich nicht limitierend ist, so dass eine durchgehend homogene Vernetzung des UHMWPE gewährleistet ist. In general, the shaped body of the antioxidant-added UHMWPE has a dimension of 50 mm or more in each spatial direction, and preferably in a spatial direction of 100 mm or more. Shaped bodies with corresponding dimensions can be used as blanks for the production of implants or implant parts, wherein the penetration depth of the X-radiation, as already described above, is not limiting in this area, so that a continuous homogeneous cross-linking of the UHMWPE is ensured.

Die Obergrenzen für die Abmessungen des Formkörpers ergeben sich somit nur aus den konstruktiven Gegebenheiten der Bestrahlungsvorrichtung, wobei es für eine möglichst wirtschaftliche Prozessführung günstig ist, den in der Vorrichtung zu Verfügung stehenden Raum mit einer Mehrzahl von Formkörpern optimal auszunutzen. The upper limits for the dimensions of the molded body thus arise only from the structural conditions of the irradiation device, whereby it is favorable for the most economical process control to make optimal use of the space available in the device with a plurality of molded articles.

Der Formkörper wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf eine Temperatur von 90 °C oder mehr aufgeheizt, so dass die nachfolgende Bestrahlung bei einer erhöhten Temperatur des Formkörpers erfolgt. Durch diese Erwärmung wird die Beweglichkeit der Molekülketten des UHMWPE erhöht und damit auch die Reaktionsgeschwindigkeit der Vernetzung über die mittels der Strahlung erzeugten Radikale. Die Effektivität der Strahlungsvernetzung wird dadurch erhöht. Dabei ist es im Rahmen der Erfindung aufgrund der vorgesehenen Bestrahlungszeiten (siehe unten) ausreichend, den Formkörper vorzuwärmen, so dass er trotz einer gewissen Abkühlung während der gesamten Zeitdauer der Bestrahlung eine ausreichend hohe Temperatur behält. Auf eine Beheizung während der Bestrahlung, die einen zusätzlichen apparativen Aufwand bedeutet, kann hingegen verzichtet werden. Dies stellt einen weiteren Vorteil von kürzeren Bestrahlungszeiten (insbesondere im Vergleich zur Gammabestrahlung) dar. The shaped body is heated in the inventive method to a temperature of 90 ° C or more, so that the subsequent irradiation takes place at an elevated temperature of the shaped body. This heating increases the mobility of the molecular chains of the UHMWPE and thus also the rate of crosslinking via the radicals generated by the radiation. The effectiveness of radiation crosslinking is thereby increased. In the context of the invention, it is sufficient, due to the intended irradiation times (see below), to preheat the shaped body so that it retains a sufficiently high temperature, despite a certain amount of cooling during the entire duration of the irradiation. On a heating during the irradiation, which means an additional expenditure on equipment, however, can be dispensed with. This represents a further advantage of shorter irradiation times (in particular in comparison to gamma irradiation).

Vorzugsweise erfolgt das Aufheizen des Formkörpers derart, dass der Formkörper während des Bestrahlens eine Temperatur von 90 °C oder mehr behält. Welche Aufheiztemperatur hierfür erforderlich ist, hängt von verschiedenen Einflussfaktoren, insbesondere auch von den Abmessungen des Formkörpers, ab. Damit der Formkörper möglichst langsam abkühlt, ist es bevorzugt, wenn er während des Bestrahlens in einer thermischen Isolierung angeordnet ist. Preferably, the heating of the shaped body takes place in such a way that the shaped body retains a temperature of 90 ° C. or more during the irradiation. Which heating temperature is required for this depends on various influencing factors, in particular also on the dimensions of the shaped body. So that the shaped body cools down as slowly as possible, it is preferred if it is arranged during the irradiation in a thermal insulation.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Aufheizen auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des UHMWPE, die bei ca. 135 °C liegt. Bevorzugt wird der Formkörper auf eine Temperatur von 105 bis 130 °C aufgeheizt, weiter bevorzugt von 110 bis 120 °C. In letzterem Fall sinkt die Temperatur des Formkörpers während der Bestrahlung typischerweise auf etwa 100 °C, was für eine effektive Vernetzung in der Regel ausreichend ist. In a preferred embodiment of the invention, the heating takes place at a temperature below the melting point of the UHMWPE, which is at about 135 ° C. Preferably, the shaped body is heated to a temperature of 105 to 130 ° C, more preferably from 110 to 120 ° C. In the latter case, the temperature of the shaped body during irradiation typically drops to about 100 ° C, which is usually sufficient for effective crosslinking.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Formkörper auf eine Temperatur im Bereich oder oberhalb des Schmelzpunktes des UHMWPE aufgeheizt, bevorzugt auf eine Temperatur von 135 bis 160 °C. Die Molekülbeweglichkeit ist oberhalb des Schmelzpunktes naturgemäß nochmals deutlich erhöht. Allerdings kann diese Vorgehensweise unter Umständen auch zu einer Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften des Formkörpers führen. In a further embodiment of the invention, the shaped body is heated to a temperature in the range or above the melting point of the UHMWPE, preferably to a temperature of 135 to 160 ° C. The molecular mobility is naturally increased significantly above the melting point again. However, under certain circumstances, this procedure can also lead to an impairment of the mechanical properties of the molded body.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Formkörper mit einer Strahlungsdosis von 60 bis 110 kGy bestrahlt, bevorzugt von 65 bis 100 kGy, weiter bevorzugt von 70 bis 90 kGy. Entsprechende Strahlungsdosen haben sich auch bei Verwendung von Betastrahlung als ausreichend erwiesen. According to an advantageous embodiment of the invention, the shaped body is irradiated with a radiation dose of 60 to 110 kGy, preferably from 65 to 100 kGy, more preferably from 70 to 90 kGy. Corresponding radiation doses have been found to be sufficient even when using beta radiation.

Günstigerweise wird die Bestrahlung mit einer Dosisrate von 10 bis 30 kGy/h durchgeführt, bevorzugt von 15 bis 25 kGy/h. Eine ausreichende Röntgenleistung, um diese Dosisrate zu erreichen, kann z. B. mittels eines Rhodotrons erzeugt werden. Conveniently, the irradiation is carried out at a dose rate of 10 to 30 kGy / h, preferably 15 to 25 kGy / h. Adequate x-ray power to achieve this dose rate may be e.g. B. by means of a rhodotron.

Unter Berücksichtigung der oben genannten Strahlungsdosen und Dosisraten ergibt sich für das erfindungsgemäße Verfahren ein Bestrahlungszeitraum, der typischerweise im Bereich von 3 bis 7 Stunden liegt, bevorzugt im Bereich von 4 bis 5 Stunden. Demgegenüber sind bei der Verwendung von Gammastrahlung in der Regel Bestrahlungszeiten von 16 bis 24 Stunden erforderlich. Taking into account the above-mentioned radiation doses and dose rates, an irradiation period, which is typically in the range of 3 to 7 hours, preferably in the range of 4 to 5 hours, results for the method according to the invention. In contrast, irradiation times of 16 to 24 hours are usually required when using gamma radiation.

Der vernetzte Formkörper aus UHMWPE dient vorzugsweise als Rohling für die Herstellung eines Implantats oder Implantatteils durch zerspanende Bearbeitung, insbesondere durch Drehen und Fräsen. The crosslinked UHMWPE shaped body preferably serves as a blank for the production of an implant or implant part by machining, in particular by turning and milling.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch ein Verfahren zur Herstellung eines Implantats oder eines Implantatteils, insbesondere eines Inlays für ein künstliches Hüftgelenk, umfassend die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines vernetzten Formkörpers aus UHMWPE und die zerspanende Bearbeitung des vernetzten Formkörpers. The present invention therefore also relates to a method for producing an implant or an implant part, in particular an inlay for an artificial hip joint, comprising carrying out the method according to the invention for producing a crosslinked UHMWPE shaped body and the machining of the crosslinked shaped body.

Günstigerweise wird der Formkörper zwischen der Bestrahlung und der zerspanenden Bearbeitung keiner thermischen Nachbehandlung unterworfen. Conveniently, the shaped body is not subjected to thermal post-treatment between the irradiation and the machining.

Wenn die Bestrahlung bei einer ausreichend hohen Temperatur durchgeführt wird, ist eine solche thermische Nachbehandlung (Annealing) zur Erzielung eines hohen Vernetzungsgrades nicht erforderlich und kann im Gegenteil die mechanischen Eigenschaften des Formkörpers beeinträchtigen. When the irradiation is carried out at a sufficiently high temperature, such a thermal post-treatment (annealing) is not required for attaining a high degree of crosslinking, and on the contrary, may impair the mechanical properties of the molded article.

Das hergestellte Implantat oder Implantatteil kann anschließend verpackt und mittels Ethylenoxid sterilisiert werden. The manufactured implant or implant part can then be packaged and sterilized by means of ethylene oxide.

Beispiel: Example:

1. Herstellung von Formkörpern 1. Production of moldings

Ausgangspunkt für die Herstellung der Formkörper ist pulverförmiges UHMWPE (GUR 1020-E, Ticona GmbH), das gemäß der ISO 5834-1:2005 (UHMWPE in Pulverform für chirurgische Implantate) hergestellt ist und das mit 0,1 Gew.% α-Tocopherol (Vitamin E) versetzt ist. Aus dieser Mischung werden plattenförmige Halbzeuge mittels Formpressen hergestellt (Presssinterverfahren bei einer Temperatur von ca. 220 °C und einem Druck von ca. 50 bar). Anschließend werden die Platten bei ca. 110 °C für 15 bis 25 Stunden getempert. The starting point for the production of the moldings is powdered UHMWPE (GUR 1020-E, Ticona GmbH), which according to the ISO 5834-1: 2005 (UHMWPE in powder form for surgical implants) and which is mixed with 0.1% by weight of α-tocopherol (vitamin E). From this mixture plate-shaped semi-finished products are produced by compression molding (press sintering process at a temperature of about 220 ° C and a pressure of about 50 bar). Subsequently, the plates are annealed at about 110 ° C for 15 to 25 hours.

Aus den Platten werden Formkörper für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form von Riegeln mit folgenden Abmessungen ausgesägt: 50·50·940 mm, 55·55·940 mm und 60·60·940 mm. From the plates moldings are cut for carrying out the process according to the invention in the form of bars with the following dimensions: 50 × 50 × 940 mm, 55 × 55 × 940 mm and 60 × 60 × 940 mm.

2. Aufheizen der Formkörper 2. Heating the moldings

Die Formkörper werden über einen Zeitraum von 10 bis 20 Stunden bei einer Temperatur von 115 °C aufgeheizt, mit dem Ziel, dass die Temperatur während der nachfolgenden Bestrahlung im Bereich von ca. 100 °C liegt. Die relativ lange Aufheizdauer wird gewählt, um sicherzustellen, dass die Aufheiztemperatur auch im Inneren der Formkörper vollständig erreicht wird. Da die Aufheiztemperatur deutlich unterhalb der Schmelztemperatur des UHMWPE liegt, ist eine längere Temperierung nicht mit negativen Auswirkungen verbunden. The moldings are heated for a period of 10 to 20 hours at a temperature of 115 ° C, with the aim that the temperature during the subsequent irradiation in the range of about 100 ° C. The relatively long heating time is chosen to ensure that the heating temperature is fully achieved even inside the moldings. Since the heating temperature is well below the melting temperature of the UHMWPE, a longer temperature control is not associated with negative effects.

3. Bestrahlen der Formkörper 3. irradiation of the moldings

Die Formkörper werden in einer thermischen Isolierung in eine Röntgenbestrahlungsvorrichtung eingebracht und während eines Zeitraums von ca. vier Stunden mit einer Dosisrate von ca. 20 kGy/h bestrahlt. Die von den Formkörpern aufgenommene Strahlendosis liegt somit bei ca. 80 kGy. The molded articles are introduced into an X-ray irradiation device in thermal insulation and irradiated at a dose rate of approximately 20 kGy / h over a period of approximately four hours. The absorbed by the moldings radiation dose is thus at about 80 kGy.

Die Temperatur der Formkörper liegt während des gesamten Bestrahlungszeitraums bei ca. 100 °C oder mehr. Nach der Bestrahlung werden die Formkörper in der thermischen Isolierung langsam abkühlen gelassen. The temperature of the moldings is about 100 ° C or more throughout the irradiation period. After irradiation, the moldings are allowed to cool slowly in the thermal insulation.

4. Herstellung von Implantatteilen 4. Production of implant parts

Aus den verschiedenen Formteilen (Riegeln) werden zunächst durch Drehen Stangen mit einer Länge von 940 mm und einem Durchmesser von 50, 55 bzw. 60 mm hergestellt. Aus diesen Stangen werden durch weitere zerspanende Bearbeitung beispielsweise Inlays für künstliche Hüftgelenke hergestellt. Die Hüftinlays werden verpackt und mittels Ethylenoxid sterilisiert. From the various shaped parts (bars) are first produced by turning bars with a length of 940 mm and a diameter of 50, 55 or 60 mm. From these rods, for example, inlays for artificial hip joints are produced by further machining. The hip inlays are packaged and sterilized using ethylene oxide.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • ISO 5834-1:2005 [0031] ISO 5834-1: 2005 [0031]

Claims (17)

Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Formkörpers aus UHMWPE, umfassend die Schritte: – Bereitstellen eines Formkörpers aus UHMWPE, welches mit einem Antioxidans versetzt ist; – Aufheizen des Formkörpers auf eine Temperatur von 100 °C oder mehr; und – Bestrahlen des Formkörpers, um das UHMWPE in dem Formkörper zu vernetzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlung des Formkörpers mit Röntgenstrahlung erfolgt. A process for the preparation of a UHMWPE crosslinked body comprising the steps of: providing a UHMWPE shaped body which has been treated with an antioxidant; - Heating the shaped body to a temperature of 100 ° C or more; and - irradiating the shaped body in order to crosslink the UHMWPE in the shaped body, characterized in that the irradiation of the shaped body takes place with X-ray radiation. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Antioxidans ausgewählt ist aus Tocopherolen, Tocotrienolen, Ascorbinsäure, polyphenolischen Antioxidantien wie z.B. Flavonoiden, Butylhydroxytoluol und Butylhydroxyanisol.  The method of claim 1, wherein the antioxidant is selected from tocopherols, tocotrienols, ascorbic acid, polyphenolic antioxidants, e.g. Flavonoids, butylhydroxytoluene and butylhydroxyanisole. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Antioxidans α-Tocopherol ist.  The method of claim 2, wherein the antioxidant is α-tocopherol. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Formkörper hergestellt ist durch Mischen von pulverförmigem oder granularem UHMWPE mit dem Antioxidans und anschließendem Verdichten der Mischung, insbesondere mittels Formpressen oder Ram-Extrusion.  Method according to one of the preceding claims, wherein the shaped body is prepared by mixing powdered or granular UHMWPE with the antioxidant and then compacting the mixture, in particular by means of compression molding or ram extrusion. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anteil des Antioxidans in dem Formkörper im Bereich von 0,02 bis 2 Gew.% liegt, bevorzugt von 0,05 bis 0,5 Gew.%, insbesondere bei ca. 0,1 Gew.%.  Method according to one of the preceding claims, wherein the proportion of the antioxidant in the shaped body in the range of 0.02 to 2 wt.%, Preferably from 0.05 to 0.5 wt.%, In particular about 0.1 wt. %. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das UHMWPE ein Molekulargewicht im Bereich von 5*106 bis 107 g/mol und eine Dichte im Bereich von 0,92 bis 0,94 g/cm3 aufweist. A method according to any one of the preceding claims, wherein the UHMWPE has a molecular weight in the range of 5 * 10 6 to 10 7 g / mol and a density in the range of 0.92 to 0.94 g / cm 3 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Formkörper in jeder Raumrichtung eine Abmessung von 50 mm oder mehr aufweist, und bevorzugt in einer Raumrichtung von 100 mm oder mehr.  Method according to one of the preceding claims, wherein the shaped body in each spatial direction has a dimension of 50 mm or more, and preferably in a spatial direction of 100 mm or more. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aufheizen des Formkörpers derart erfolgt, dass der Formkörper während des Bestrahlens eine Temperatur von 90 °C oder mehr behält.  Method according to one of the preceding claims, wherein the heating of the shaped body takes place such that the shaped body during the irradiation maintains a temperature of 90 ° C or more. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Formkörper während des Bestrahlens in einer thermischen Isolierung angeordnet ist.  Method according to one of the preceding claims, wherein the shaped body is arranged during the irradiation in a thermal insulation. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aufheizen auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des UHMWPE erfolgt, bevorzugt auf eine Temperatur von 105 bis 130 °C, insbesondere von 110 bis 120 °C.  Method according to one of the preceding claims, wherein the heating takes place at a temperature below the melting point of the UHMWPE, preferably at a temperature of 105 to 130 ° C, in particular from 110 to 120 ° C. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Aufheizen auf eine Temperatur im Bereich oder oberhalb des Schmelzpunktes des UHMWPE erfolgt, bevorzugt auf eine Temperatur von 135 bis 160 °C.  Method according to one of claims 1 to 9, wherein the heating takes place at a temperature in the range or above the melting point of the UHMWPE, preferably at a temperature of 135 to 160 ° C. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Formkörper mit einer Strahlungsdosis von 60 bis 110 kGy, bevorzugt von 65 bis 100 kGy, weiter bevorzugt von 70 bis 90 kGy, bestrahlt wird.  Method according to one of the preceding claims, wherein the shaped body with a radiation dose of 60 to 110 kGy, preferably from 65 to 100 kGy, more preferably from 70 to 90 kGy irradiated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bestrahlung mit einer Dosisrate von 10 bis 30 kGy/h durchgeführt wird, bevorzugt von 15 bis 25 kGy/h.  Method according to one of the preceding claims, wherein the irradiation is carried out at a dose rate of 10 to 30 kGy / h, preferably from 15 to 25 kGy / h. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bestrahlung während eines Zeitraums von 3 bis 7 Stunden, bevorzugt von 4 bis 5 Stunden, durchgeführt wird.  Method according to one of the preceding claims, wherein the irradiation is carried out for a period of 3 to 7 hours, preferably from 4 to 5 hours. Verfahren zur Herstellung eines Implantats oder eines Implantatteils, insbesondere eines Inlays für ein künstliches Hüftgelenk, umfassend die Durchführung des Verahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche und die zerspanende Bearbeitung des vernetzten Formkörpers.  Method for producing an implant or an implant part, in particular an inlay for an artificial hip joint, comprising carrying out the method according to one of the preceding claims and the machining of the crosslinked shaped body. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Formkörper zwischen der Bestrahlung und der zerspanenden Bearbeitung keiner thermischen Nachbehandlung unterworfen wird.  A method according to claim 15, wherein the shaped body is not subjected to thermal post-treatment between the irradiation and the machining. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei das Implantat oder Implantatteil verpackt und mittels Ethylenoxid sterilisiert wird.  The method of claim 15 or 16, wherein the implant or implant part is packaged and sterilized by means of ethylene oxide.
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